Nowadays, semi-batch processes are widely used due to their high added-value products and their production flexibility. Therefore, the optimization of this kind of process plays a major role to guarantee economic performance of the business. In this work, an industrial hydrogenation reactor from a multinational chemical company located at São Paulo state in Brazil was mathematically modeled and then simulated at MATLAB. The model, based on the reaction's kinetics, and mass and energy balances, was validated through real plant data and then, the open-loop dynamic of the process was evaluated through a model sensitivity analysis. In the light of model sensitivity analysis, three new temperature control strategies were proposed: cascade, override and cascade+override. These techniques were then compared with each other and with the current feedback controller of the industrial hydrogenation reactor. As a result, the cascade controller showed good results regarding not only temperature tracking but also for product quality and then was chosen as the most suitable for this case study. In addition, several future work proposals were done, aiming the use of tools to refine the model, use of the model to perform operational training and process safety analysis, development and comparison with other control strategies, and investigation of anti-reset windup and controller's tuning methodologies.

Nos dias de hoje, os processos semi-batelada são amplamente utilizados devido ao grande valor agregado de seus produtos e a flexibilidade de produção. Portanto, a otimização deste tipo de processo é muito importante para garantir a performance econômica do negócio. No presente trabalho, um reator de hidrogenação industrial de uma empresa química multinacional localizada no estado de São Paulo no Brasil foi modelado matematicamente e depois simulado no MATLAB. O modelo, baseado na cinética da reação e nos balanços de massa e energia, foi validado através de dados reais da planta e então, a dinâmica do processo em malha aberta foi avaliada através de uma análise de sensibilidade do processo. Sob a luz da análise de sensibilidade, foram propostas três novas estratégias de controle de temperatura: cascata, override e cascata+override. Estas técnicas foram então comparadas entre si e com o atual controle feedback do reator industrial de hidrogenação. Como resultado, o controlador cascata apresentou bons resultados não apenas para o controle de temperatura, mas também, para a qualidade do produto e então, foi escolhido como o mais adequado para este estudo de caso. Adicionalmente, diversas propostas de trabalhos futuros foram feitas, focando no uso de ferramentas para refinar o modelo, uso do modelo para executar treinamentos operacionais e análises de segurança de processos, desenvolvimento e comparação com outras estratégias de controle e investigação de metodologias de anti-reset windup e sintonia de controladores.